co luu chat chuong5 clc dong chay on dinh trong ong co ap cuuduongthancong com

Phương trình cơ bản của dòng chảy đều III.. Tổn thất cột áp dọc đường IV.. Tính toán thủy lực đường ống... Phương trình cơ bản của dòng chảy đều:1.. Phương trình cơ bản của dòng chảy đều

CHƯƠNG V: DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP

I Các khái niệm

II Phương trình cơ bản của dòng chảy đều

III Tổn thất cột áp dọc đường

IV Tổn thất cột áp cục bộ

V Tính toán thủy lực đường ống

1 Hai trạng thái chảy.

° Chảy rối: ReD > 2300

2 Mô hình Boussinesq

° Phân tích Reynolds:

( - vận tốc trung bình thời gian; u’ – vận tốc mạch động)

° Vận tốc tính toán là vận tốc trung bình thời gian.

° Lưu chất trong chuyển động rối có độ nhớt là độ nhớt hiệu dụng:

( t – độ nhớt rối)

° Mô hình Prandtl (1925)

u u u

u

t

u

(Chảy rối)

u

t

u

(Chảy tầng)

u

u

t eff

dy

du l

t

2

trộn xáo dài chiều y l

I Các khái niệm:

I Các khái niệm: (tt)

3 Lớp mỏng chảy tầng.

° > -> chế độ chảy thành trơn thủy lực

(Lõi rối) (Lớp mỏng chảy tầng)

II Phương trình cơ bản của dòng chảy đều:

1 Phương trình cơ bản.

° Ngoại lực tác dụng trên phương

chuyển động:

° P 1 - P 2 = (p 1 - p 2 )A – áp lực

° F ms = 0 lP – lực msát trên vỏ ống

° Ptrình bthiên đlượng trên phương s:

° Ptrình Bernoulli cho đoạn dòng chảy từ mc 1-1 -> mc 2-2:

° Từ (1) và (2) =>

1 1 2

2 2

P

(1) l

R

p z

p

P 1

P 2

G

G s

s

1

1

2

2

l

V 1

V 2

0

lsin

z 1

z 2

(2)

f

h

p z

p

2 1

1

f

h g

αV γ

p z

g

αV γ

p z

2 2

2 2 2

2

2 1 1

1

RJ J h l độ dốc thủy lực

II Phương trình cơ bản của dòng chảy đều: (tt)

2 Lời giải.

Xét mặt trụ bán kính r, ptrình cơ bản của dòng đều:

a) Chảy tầng.

b) Chảy rối.

° Xét mặt trụ bán kính r sát thành ống, r R 0:

J r dr

du

2

dr

4

r R

J u

const

t

0

2 2

0

dy

du y

y

u dy

du * 1

E y

u

u * ln

0

*

u

r

R0

y

2

r R J

r

2

tốc vận bố phân Lớp mỏûng chảy tầng

Đường cong Parabol Đường cong Logarit y

III Tổn thất cột áp dọc đường:

1 Công thức Darcy.

° Từ phương trình cơ bản của dòng đều rút ra:

° Ứng suất ma sát được xác định bằng thức nghiệm:

° Thay 0 từ (2) vào (1), rút ra:

° - hệ số tổn thất cột áp dọc đường hoặc hệ số ma sát đường ống được xác định bằng thực nghiệm với:

l R

h l 0

, , , ,

V

Re ,

2 0

g

V R

l

h l

2 4

2

g

V D

l

h l

2

2

hoặc cho ống tròn

(1)

(2)

f , Re

III Tổn thất cột áp dọc đường (tt)

- Chảy tầng (ReD< 2300):

- Chảy rối (ReD> 4000):

D

Re 64

D

Re

51 2 71

, 3

log 2 1

25 0

Re

100 46

1 1 0

(Colebrook-1939)

(Altsun-?)

III Tổn thất cột áp dọc đường (tt)

- Đồ thị Moody (1944):

0 , 0 0 0 0 1

x 1 03

x 1 04

x 1 05

x 1 06

x 1 07

1

x1 0

8

0 , 0 0 0 0 0 5

0 , 0 0 0 0 0 7

0 , 0 0 0 0 5

0 , 0 0 0 1

0 , 0 0 0 2

0 , 0 0 0 4

0 , 0 0 0 6

0 , 0 0 1

0 , 0 0 2

0 , 0 0 4

0 , 0 0 6

0 , 0 0 8

0 , 0 1

0 , 0 1 5

0 , 0 2

0 0 3

0 , 0 4

0 , 0 5

0 , 0 0 8

0 , 0 0 9

0 , 0 1

0 , 0 1 5

0 , 0 2

0 , 0 2 5

0 , 0 3

0 , 0 4

0 , 0 5

0 , 0 6

0 , 0 7

0 , 0 8

0 , 0 9

0 , 1

K h u c h a û y r o á i t h a ø n h n h a ù m h o a ø n t o a ø n ( K h u s ư ù c c a û n b ì n h t h ư ơ ø n g )

K h u

C h a û y t a à n g

K h u c h a û y r o á i

t h a ø n h n h a ù m

K h u c h a û y r o á i

t h a ø n h t r ơ n

K h u c h u y e å n t i e á p

R e = V D /

Đ O À T H Ị M O O D Y

III Tổn thất cột áp dọc đường: (tt)

2 Công thức Chezy.

° Các công thức suy diễn từ Chezy:

g

J K RJ

AC Q

RJ C

6 / 1

1

R n

C (n - hệ số nhám Manning)

R AC K

l R C

V l

K

Q

h l

2 2

2 2

(K – module lưu lượng)

IV Tổn thất cột áp cục bộ:

1 Khái niệm.

° Trong đoạn l m:

g

V

h cb

2

2

( - hệ số tổn thất cột áp cục bộ)

lm (20 50)D

P

P

hcb E

E

t

dy

du

dy du

V Tính toán thuỷ lực đường ống:

1 Giới thiệu.

° Ptrình Bernoulli cho dòng chảy

° Ptrình liên tục

° Các công thức tính tổn thất cột áp (tổn thất cột áp dọc đườøng và cục bộ)

° Các giả thiết:

° l m << l l m = 0 và h l tính với tòan bộ chiều dài đường ống

° Khoảng cách giữa các điểm có tổn thất cột áp cục bộ phải đủ lớn ( l m)

° Khái niệm đường ống dài về mặt thủy lực:

° là đường ống có h cb << h l (< 5%h l)

° Ptrình Bernoulli cho dòng chảy trong đọan đường ống

f

h H

H 1 2

f

h g

αV γ

p z

g

αV γ

p z

2 2

2 2 2

2

2 1 1

1

tĩnh áp cột

i i

i

p z

H

V Tính toán thuỷ lực đường ống: (tt)

2 Các bài toán.

a Đường ống ngắn về mặt thủy lực.

từ mcắt 1-1 tới mcắt 2-2:

đưa tới:

với

được Q

g

V k

2

2 2

f

h g

αV γ

p z

g

αV γ

p z

2 2

2 2 2

2

2 1 1

1

1

2 2

2 2 4

1

2 1

1

1 1

d

l d

d d

l k

d1, l1, 1

d2, l2, 2 H

1

2 (V d2)

0 0

V2 Q

V Tính toán thuỷ lực đường ống: (tt)

b Đường ống dài về mặt thủy lực.

b1 Đường ống đơn giản

° Xem bài toán tổng quát Ptrình

Bernoulli từ mcắt 1-1 tới mcắt 2-2:

đưa tới:

° Từ ptrình trên nếu cho trước 2 trong số 3 thông số Q, H và HB, sẽ tính được thông số còn lại

2 2

2 2

1

1 2

K

l K

l Q H

H B

B f

2 2 2

2

2 1 1

g 2

αV γ

p z g 2

αV γ

p z

d1, l1, n1

d2, l2, n2

V2

Q H

B

2 2

V Tính toán thuỷ lực đường ống: (tt)

b2 Đường ống gắn nối tiếp

Trong tính toán được thay thế bằng 1 ống tương đương với:

b3 Đường ống gắn song song

Trong tính toán được thay thế bằng 1 ống tương đương với:

i TĐ

TĐ

K

l K

l

2 2

Q Q

1 2 3

B

TĐ Q

i TĐ

TĐ

l

K l

K